(57)【要約】  軸中心を含む視線より見た場合に、同軸中心回りの周方向に沿って時計回りに正回転方向及び逆回転方向が付与された回転子コアに用いられる電磁鋼板形成体であって、前記視線より見た場合に、複数の極を構成する永久磁石が前記周方向に沿って所定の極ピッチ角で略等間隔に配置され、かつ、１つの極に配される前記永久磁石が第１永久磁石および第２永久磁石として分割配置されるように、第１空洞部と、第２空洞部と、これら第１空洞部および第２空洞部間を仕切るリブとが、この電磁鋼板形成体に形成され；前記視線より見た場合の前記第１空洞部が、前記極ピッチ角の中心角を通る中心線よりも正回転方向側に位置し、かつ、同第１空洞部の長手方向軸線が前記中心線の垂線に対して時計回り方向に傾斜して交差するように配置されている。
2011122328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸中心を含む視線より見た場合に、同軸中心回りの周方向に沿って時計回りに正回転方向及び逆回転方向が付与された回転子コアに用いられる電磁鋼板形成体であって、
前記視線より見た場合に、複数の極を構成する永久磁石が前記周方向に沿って所定の極ピッチ角で略等間隔に配置され、かつ、１つの極に配される前記永久磁石が第１永久磁石および第２永久磁石として分割配置されるように、
前記第１永久磁石が挿入される第１空洞部と、前記第２永久磁石が挿入される第２空洞部と、これら第１空洞部および第２空洞部間を仕切るリブとが、この電磁鋼板形成体に形成され；
前記視線より見た場合の前記第１空洞部が、
前記極ピッチ角の中心角を通る中心線よりも正回転方向側に位置し、かつ、
同第１空洞部の長手方向軸線が前記中心線の垂線に対して時計回り方向に傾斜して交差するように配置されている；
ことを特徴とする電磁鋼板形成体。
【請求項２】
前記視線より見た場合の前記第２空洞部が、
前記中心線よりも逆回転方向側に位置し、かつ、
同第２空洞部の長手方向軸線が前記中心線の前記垂線に対して時計回り方向に傾斜して交差するように配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電磁鋼板形成体。
【請求項３】
前記視線より見た場合に、前記第１空洞部の長手方向軸線と前記第２空洞部の長手方向軸線とが略平行である；
ことを特徴とする請求項２に記載の電磁鋼板形成体。
【請求項４】
前記第１空洞部に設けられて、前記第１永久磁石が挿入される略矩形状の第１挿入孔と、前記第２空洞部に設けられて、前記第２永久磁石が挿入される略矩形状の第２挿入孔と、を有し；
前記視線より見た場合に、前記第１挿入孔の角部および前記第２挿入孔の角部に空間部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁鋼板形成体。
【請求項５】
前記視線より見た場合に、前記第１永久磁石の前記正回転方向側における外周側角部と、前記第２永久磁石の前記逆回転方向側における外周側角部とが前記軸中心回りの同一円周上に配されるように、前記第１挿入孔および前記第２挿入孔が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電磁鋼板形成体。
【請求項６】
前記第１空洞部の前記正回転方向側に設けられて前記第１永久磁石の磁束の漏洩を防ぐ第１フラックスバリアと；
前記第２空洞部の前記逆回転方向側に設けられて前記第２永久磁石の磁束の漏洩を防ぐ第２フラックスバリアと；
をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の電磁鋼板形成体。
【請求項７】
前記第２フラックスバリアが、前記第１フラックスバリアよりも大きい面積を有することを特徴とする請求項６に記載の電磁鋼板形成体。
【請求項８】
前記第１フラックスバリアの周縁部および前記第２フラックスバリアの周縁部が湾曲しており、かつ、前記各周縁部の外径側の曲率半径がこれら周縁部の内径側の曲率半径より大きいことを特徴とする請求項６に記載の電磁鋼板形成体。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載の電磁鋼板形成体を複数積層して形成された回転子コアであって、
前記各電磁鋼板形成体がそれぞれ絶縁処理されていることを特徴とする回転子コア。
【請求項１０】
請求項９に記載の回転子コアと；
この回転子コアの前記第１空洞部に挿入された前記第１永久磁石および前記第２空洞部に挿入された前記第２永久磁石と；
を有することを特徴とする回転子。
【請求項１１】
請求項１０に記載の回転子と；
この回転子の外周面を覆うように配置される略円環状の固定子と；
を有することを特徴とする回転電機。
【請求項１２】
請求項１１に記載の回転電機が、駆動用の回転電機として用いられていることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁鋼板形成体、回転子コア、回転子、回転電機および車両に関する。
本願は、２０１０年３月３０日に、日本に出願された特願２０１０−０７９４４８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池自動車、ハイブリッド自動車、電気自動車など車両駆動用の電動機（モータ）を搭載した車両が次々と開発されている。電動機としては、コイルが配されたステータと、ステータの内周側において軸線周りに回転自在に支持され、永久磁石が配設されたロータと、を備えたものが一般的である。永久磁石がロータに配設された構造としては、ロータコアに設けられた挿入孔に永久磁石が挿入されることにより、ロータに永久磁石が埋め込まれたＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）構造が知られている。【０００３】
例えば、特許文献１には、回転子鉄心（本願のロータコアに相当）に、導体と永久磁石とを配置した永久磁石式の回転子において、前記永久磁石を、円周方向に等間隔で隣り合わせ、かつ回転子鉄心の半径方向に対して傾斜させて配置させることにより、従来と比べて永久磁石磁力を増大させた回転子が開示されている。
また、特許文献２には、ロータコア内に永久磁石が埋め込まれた埋込磁石型モータにおいて、ロータコアをインナーロータとアウターロータとの２分割構造にし、インナーロータとアウターロータとの対向部に、永久磁石をロータコアの円周方向に対して傾斜させた状態で挟着させたロータコアが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開昭６０−２３４４４８号公報
【特許文献２】日本国特許第３７７４８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１および特許文献２では、ｑ軸磁束の磁路にエアギャップが形成されている。これにより、ｑ軸磁束の磁気抵抗が増加するため、リラクタンストルクが低くなる。したがって、リラクタンストルクと磁石トルクとの合成トルクであるモータトルクが低くなるという問題がある。【０００６】
そこで、本発明は、リラクタンストルクの利用ができ、リラクタンストルクと磁石トルクとの合成トルクを向上させることができる電磁鋼板形成体、回転子コアおよび回転子の提供を課題とする。
また、これら電磁鋼板形成体、回転子コアおよび回転子を備えることで、起動時や急激な負荷変動に大きなトルクを得ることが可能で効率が良い回転電機およびこれを用いた車両の提供も課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の各態様は以下の手段を採用した。
〔１〕本発明の一態様に係る電磁鋼板形成体は、軸中心を含む視線より見た場合に、同軸中心回りの周方向に沿って時計回りに正回転方向及び逆回転方向が付与された回転子コアに用いられる電磁鋼板形成体であって、前記視線より見た場合に、複数の極を構成する永久磁石が前記周方向に沿って所定の極ピッチ角で略等間隔に配置され、かつ、１つの極に配される前記永久磁石が第１永久磁石および第２永久磁石として分割配置されるように、前記第１永久磁石が挿入される第１空洞部と、前記第２永久磁石が挿入される第２空洞部と、これら第１空洞部および第２空洞部間を仕切るリブとが、この電磁鋼板形成体に形成され；前記視線より見た場合の前記第１空洞部が、前記極ピッチ角の中心角を通る中心線よりも正回転方向側に位置し、かつ、同第１空洞部の長手方向軸線が前記中心線の垂線に対して時計回り方向に傾斜して交差するように配置されている。【０００８】
〔２〕上記〔１〕に記載の電磁鋼板形成体では、前記視線より見た場合の前記第２空洞部が、前記中心線よりも逆回転方向側に位置し、かつ、同第２空洞部の長手方向軸線が前記中心線の前記垂線に対して時計回り方向に傾斜して交差するように配置されていてもよい。【０００９】
〔３〕上記〔２〕に記載の電磁鋼板形成体では、前記視線より見た場合に、前記第１空洞部の長手方向軸線と前記第２空洞部の長手方向軸線とが略平行であってもよい。【００１０】
〔４〕上記〔１〕に記載の電磁鋼板形成体では、前記第１空洞部に設けられて、前記第１永久磁石が挿入される略矩形状の第１挿入孔と、前記第２空洞部に設けられて、前記第２永久磁石が挿入される略矩形状の第２挿入孔と、を有し；前記視線より見た場合に、前記第１挿入孔の角部および前記第２挿入孔の角部に空間部が形成されていてもよい。【００１１】
〔５〕上記〔２〕に記載の電磁鋼板形成体では、前記視線より見た場合に、前記第１永久磁石の前記正回転方向側における外周側角部と、前記第２永久磁石の前記逆回転方向側における外周側角部とが前記軸中心回りの同一円周上に配されるように、前記第１挿入孔および前記第２挿入孔が形成されていてもよい。【００１２】
〔６〕上記〔２〕に記載の電磁鋼板形成体が、前記第１空洞部の前記正回転方向側に設けられて前記第１永久磁石の磁束の漏洩を防ぐ第１フラックスバリアと；前記第２空洞部の前記逆回転方向側に設けられて前記第２永久磁石の磁束の漏洩を防ぐ第２フラックスバリアと；をさらに備えてもよい。【００１３】
〔７〕上記〔６〕に記載の電磁鋼板形成体では、前記第２フラックスバリアが、前記第１フラックスバリアよりも大きい面積を有していてもよい。【００１４】
〔８〕上記〔６〕に記載の電磁鋼板形成体では、前記第１フラックスバリアの周縁部および前記第２フラックスバリアの周縁部が湾曲しており、かつ、前記各周縁部の外径側の曲率半径がこれら周縁部の内径側の曲率半径より大きくてもよい。【００１５】
〔９〕本発明の一態様に係る回転子コアは、上記〔１〕〜〔８〕の何れか１項に記載の電磁鋼板形成体を複数積層して形成された回転子コアであって、前記各電磁鋼板形成体がそれぞれ絶縁処理されている。【００１６】
〔１０〕本発明の一態様に係る回転子は、上記〔９〕に記載の回転子コアと；この回転子コアの前記第１空洞部に挿入された前記第１永久磁石および前記第２空洞部に挿入された前記第２永久磁石と；を有する。【００１７】
〔１１〕本発明の一態様に係る回転電機は、上記〔１０〕に記載の回転子と；この回転子の外周面を覆うように配置される略円環状の固定子と；を有する。【００１８】
〔１２〕本発明の一態様に係る車両は、上記〔１１〕に記載の回転電機が、駆動用の回転電機として用いられている。
【発明の効果】
【００１９】
上記〔１〕の態様に係る電磁鋼板形成体によれば、第１空洞部に第１永久磁石が挿入されると、軸中心を含む視線より見た場合にこの第１永久磁石の長手方向軸線が、中心線の垂線に対して時計回り方向に傾斜して交差するように配置される。これにより、第１空洞部に挿入された第１永久磁石から生じるｄ軸磁束が、中心線に対して正回転方向側に偏って分布する。したがって、第１永久磁石の磁石トルクのピーク時の位相が、リラクタンストルクのピーク時の位相に近づく。このため、リラクタンストルクと磁石トルクとの合成トルクを、ｄ軸磁束が各極間の中心線に沿って分布している場合の合成トルクよりも向上させることができる。これにより、起動時や急激な負荷変動に対しても大きな合成トルクを得ることが可能となる。以上により、効率の良いモータおよびこれを用いた車両を提供することができる。【００２０】
また、上記〔２〕に係る電磁鋼板形成体によれば、第２空洞部に第２永久磁石が挿入されると、軸中心を含む視線より見た場合にこの第２永久磁石の長手方向軸線が、中心線の垂線に対して時計回り方向に傾斜して交差するように配置される。このため、永久磁石を第１空洞部と第２空洞部とにそれぞれ挿入することにより、第２空洞部に挿入された第２永久磁石から生じるｄ軸磁束が、中心線に対して正回転方向側に偏って分布する。よって、第１空洞部の長手方向軸線のみが中心線の垂線に対して交差するように配置された電磁鋼板形成体と比較して、より多くのｄ軸磁束が中心線よりも正回転方向側に偏って分布する。これにより、第２永久磁石の磁石トルクのピーク時の位相が、リラクタンストルクのピーク時の位相に近づき、リラクタンストルクと磁石トルクとの合成トルクを向上させることができる。【００２１】
また、上記〔３〕に係る電磁鋼板形成体によれば、第２空洞部の長手方向軸線が第１空洞部の長手方向軸線と略平行でない場合と比較して、より多くのｄ軸磁束が中心線よりも正回転方向側に偏って分布する。したがって、これら電磁鋼板形成体で形成された回転子コアが正回転方向側に回転すると、リラクタンストルクをより効果的に利用することができる。このため、リラクタンストルクと磁石トルクとの合成トルクをさらに向上させることができる。よって、回転子コアの起動時や急激な負荷変動に対しても大きなトルクを得ることができ、効率の良いモータおよびこれを用いた車両を提供することができる。【００２２】
また、上記〔４〕に係る電磁鋼板形成体によれば、第１永久磁石および第２永久磁石を挿入する際に、これら第１永久磁石および第２永久磁石の角がそれぞれの挿入孔の角部と干渉することを防止できる。これにより、回転子コアの回転時に、回転子コアの遠心力による応力によって永久磁石あるいは電磁鋼板形成体が破損されることを防止できる。【００２３】
また、上記〔５〕に係る電磁鋼板形成体によれば、第１永久磁石の正回転方向側における外周側角部と第２永久磁石の逆回転方向側における外周側角部とが、前記視線より見た場合に電磁鋼板形成体の最も外周側に位置される。これにより、前記電磁鋼板形成体で形成した回転子コアが正回転方向側に回転すると、第１挿入孔の正回転方向側および第２挿入孔の逆回転方向側におけるｄ軸磁束の短絡磁路を狭小にすることができる。これにより、漏洩するｄ軸磁束を最小限にすることができ、磁力を効率よく回転力に変換することができる。【００２４】
また、上記〔６〕に係る電磁鋼板形成体によれば、第１永久磁石および第２永久磁石の磁束の漏洩を防止することができる。このため、ｄ軸磁束の短絡磁路を狭小にすることができる。【００２５】
また、上記〔７〕に係る電磁鋼板形成体によれば、第２フラックスバリアは、第１フラックスバリアよりも大きい面積を有するため、第１空洞部の正回転方向側における電磁鋼板形成体の面積から第１フラックスバリアの面積を引いた有効面積と、第２空洞部の逆回転方向側における電磁鋼板形成体の面積から第２フラックスバリアの面積を引いた有効面積とが略一致する。したがって、中心線を挟んだ、電磁鋼板形成体の正回転方向側と逆回転方向側との間での重量のバランスを取ることができる。このため、電磁鋼板形成体が回転する際の動バランスを確保することができ、トルク脈動の少ない回転子コアを提供することができる。【００２６】
また、上記〔８〕に係る電磁鋼板形成体によれば、電磁鋼板形成体に永久磁石を配した状態で電磁鋼板形成体を回転することにより、永久磁石に対して遠心力が働いても、第１空洞部および第２空洞部への応力を、湾曲形成された周縁部で分散することができる。また、外径側周縁部の曲率半径は、内径側周縁部の曲率半径よりも大きいため、特に遠心力が働きやすい外径側周縁部への応力を、効果的に分散できる。これにより、第１フラックスバリアおよび第２フラックスバリアの周縁部への応力の集中を抑制することができる。以上により、永久磁石あるいは電磁鋼板形成体の破損を防止することができる。【００２７】
また、上記〔９〕に係る回転子コアによれば、電磁鋼板形成体がそれぞれ絶縁処理されることにより、回転子コアの渦電流の通路を狭小化できる。このため、渦電流の流れを抑制でき、永久磁石の磁力を効率よく回転力に変換することができる。【００２８】
また、上記〔１０〕に係る回転子によれば、上述した回転子コアを有しているため、前記回転子を正回転方向側に回転させることにより、リラクタンストルクと磁石トルクとの合成トルクを、ｄ軸磁束が中心線に沿って分布している場合の合成トルクよりもさらに向上させることができる。【００２９】
また、上記〔１１〕に係る回転電機および上記〔１２〕に係る車両によれば、上述の回転子を有しているため、前記回転子を正回転方向側に回転させることにより、リラクタンストルクと磁石トルクとの合成トルクを、ｄ軸磁束が中心線に沿って分布している場合の合成トルクよりもさらに向上させることができる。これにより、回転子コアの起動時や急激な負荷変動に対しても大きなトルクを得ることができ、効率の良い回転電機およびこれを用いた車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に掛かる車両用パワートレインの概略構成断面図である。
【図２】同実施形態におけるロータの平面図である。
【図３】同ロータの部分拡大図である。
【図４】トルク位相図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に、本発明の一実施形態に係る回転電機（以下「モータ」という。）につき図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、車両に搭載されるモータを用いて説明する。
図１は車両用パワートレインの概略構成断面図である。なお、以下の説明では回転子１５（以下ロータ１５という。）の周方向をθ方向とし、ロータ１５の正回転方向側を＋θ側とし、ロータ１５の逆回転方向側を−θ側とする。また、ロータ１５の径方向をＲ方向とし、ロータ１５の外周側を＋Ｒ側とし、ロータ１５の中心側を−Ｒ側とする。さらに、ロータ１５の軸方向をＺ方向とし、センサハウジング１３側を＋Ｚ側とし、ミッションハウジング１２側を−Ｚ側とする。以下、必要に応じてθ、Ｒ、Ｚの円筒座標系を用いて説明する。
【００３２】
図１に示すように、車両用パワートレイン（以下、パワートレインという。）１０は、モータハウジング１１と、モータハウジング１１の一方側（−Ｚ側）に締結されたミッションハウジング１２と、モータハウジング１１の他方側（＋Ｚ側）に締結されたセンサハウジング１３と、を備えている。
また、モータハウジング１１の内部にはモータ室３６が構成されている。このモータ室３６には、ステータ２１およびロータ１５を備えたモータ２３が収容されている。
ミッションハウジング１２は、モータハウジング１１に締結された共用ハウジング１２Ａと、共用ハウジング１２Ａに締結されたギアハウジング１２Ｂとで構成されている。ミッションハウジング１２の内部はミッション室３７が構成されている。このミッション室３７には、モータ２３の出力軸２４からの動力を伝達する動力伝達部（不図示）が収容されている。
センサハウジング１３の内部にはセンサ室３８が構成されている。このセンサ室３８内には、モータ２３の回転センサ２５が収容されている。
【００３３】
モータハウジング１１は、モータ２３全体を覆うような略円筒形状で形成されている。モータハウジング１１とミッションハウジング１２との境界部のミッションハウジング１２側には、モータ２３の出力軸２４の一端を回転自在に支持するベアリング２６が設けられている。そして、モータハウジング１１とセンサハウジング１３との境界部のセンサハウジング１３側には、モータ２３の出力軸２４の他端を回転自在に支持するベアリング２７が設けられている。
【００３４】
モータハウジング１１の壁部３１、ミッションハウジング１２の壁部３２およびセンサハウジング１３の壁部３３には、互いに連通するブリーザ通路３５がそれぞれ形成されている。
さらに、モータハウジング１１の壁部３１内の、ブリーザ通路３５よりも内周側には、モータ２３を冷却するためのウォータジャケット４０が、モータ２３のステータ２１を全周覆うように設けられている。また、ステータ２１は、モータハウジング１１に焼き嵌めされており、モータハウジング１１の内周面に密着するように配されている。
【００３５】
ミッションハウジング１２内には、パワートレイン１０内で使用している潤滑オイルを分離するためのブリーザ室５１が形成されている。また、ブリーザ室５１には、ブリーザ室５１の外部と連通するブリーザ配管３９が設けられている。これにより、動力伝達部（ギア）やモータ２３の回転により飛散した潤滑オイルはブリーザ室５１で分離され、ブリーザ配管３９から外部へ漏れ出すことが防止される。
【００３６】
このブリーザ室５１は、パワートレイン１０の最上部にあたる位置に形成されている。また、ブリーザ室５１はブリーザ通路３５と連通しており、ブリーザ配管３９からパワートレイン１０内の高圧・高温の空気を排出することができるようになっている。さらに、ブリーザ室５１は、ブリーザ通路３５を介してモータ室３６、ミッション室３７、およびセンサ室３８と連通している。
【００３７】
ここで、ロータ１５の構成について図２および図３を用いて説明する。
図２はロータの平面図である。図３はロータの部分拡大図（平面図）である。
図２に示すように、ロータ１５は、電磁鋼板形成体（以下「ロータコア片」という。）２２Ａが複数積層された回転子コア（以下「ロータコア」という。）２２と、ロータコア２２に形成された挿入孔５７（５７Ａ，５７Ｂ）内に保持された永久磁石５８（５８Ａ，５８Ｂ）とを備え、出力軸２４に回転可能に支持されている。ロータ１５はコイル２０（図１参照）が巻回された円環状のステータ２１（図１参照）と所定間隔を空けて対向配置されている。
ロータコア２２は、出力軸２４の軸中心２４Ａを含む視線より見た場合に、同軸中心２４Ａ回りの周方向に沿って時計回り方向に正回転（＋θ）方向及び逆回転（−θ）方向が付与されている。
【００３８】
（ロータコア片２２Ａ）
図２に示すように、本実施形態のロータコア片２２Ａは、略円盤状の電磁鋼板等の磁性板からなる部材である。ロータコア片２２Ａは、プレスにより成型されている。
ロータコア片２２Ａの略中央部には、出力軸２４を挿通させるための貫通孔２８が形成されている。貫通孔２８の直径は、出力軸２４の外径よりも若干小さく形成されている。これにより、後述するようにロータコア２２を形成した後に、ロータコア２２を出力軸２４に圧入して固定することができる。また、貫通孔２８の周辺には肉抜き部２９が複数形成されている。本実施形態では、例えば、略三角形状の肉抜き部２９が、円周方向に沿って８箇所形成されている。これにより、ロータコア２２を軽量化できる。なお、肉抜き部２９は形成されていなくてもよい。
【００３９】
また、図３に示すように、ロータコア片２２Ａは、前記視線より見た場合に、複数の極を構成する永久磁石５８（５８Ａ，５８Ｂ）が周方向に沿って所定の極ピッチ角で略等間隔に配置されている。また、１つの極に配される永久磁石５８が第１永久磁石５８Ａおよび第２永久磁石５８Ｂとして分割配置されるように、第１永久磁石５８Ａが挿入される第１空洞部５５Ａと第２永久磁石５８Ｂが挿入される第２空洞部５５Ｂと、これら第１空洞部５５Ａおよび第２空洞部間５５Ｂを仕切るリブ６０とが形成されている。このリブ６０は、第１空洞部５５Ａの−θ側における端部と第２空洞部５５Ｂの＋θ側における端部との間に形成されている。
【００４０】
本実施形態の第１空洞部５５Ａおよび第２空洞部５５Ｂは、例えば８組形成されている。すなわち、本実施形態のロータ１５は、各極間の中心線Ｐ−Ｐ´間の角度（以下「極ピッチ角」という。）αが４５度となる、８極（４極対）のロータ１５である。なお、以下の説明では、極ピッチ角αの中心線を中心線Ｃと定義する。
【００４１】
（第１空洞部５５Ａ）
図３に示すように、第１空洞部５５Ａは、前記視線より見た場合に、中心線Ｃよりも＋θ側に位置している。第１空洞部５５Ａは、リブ６０の側面に対応し、平面視で直線状に示される第１端部５２と、リブ６０の＋Ｒ側端部から＋θ側に向かって、第１端部５２に対して略直角方向に延設された第１外側面６３Ａと、リブ６０の−Ｒ側端部から＋θ側に向かって第１端部５２に対して略直角方向に延設された第１内側面６４Ａと、第１外側面６３Ａの＋θ側端部と第１内側面６４Ａの＋θ側端部とを略円弧状に繋げることによって形成される。
【００４２】
また、第１空洞部５５Ａは、第１永久磁石５８Ａが挿入される第１挿入孔５７Ａを有している。具体的には、第１挿入孔５７Ａは、第１端部５２と、第１外側面６３Ａと、第１内側面６４Ａと、第１外側面６３Ａの＋θ側端部と第１内側面６４Ａの＋θ側端部とを直線的に繋いだ短側辺６５Ａと、で囲まれた領域により、略矩形状に形成されている。なお、図３において短側辺６５Ａは仮想線で表現している。
【００４３】
第１挿入孔５７Ａの角部には、前記視線より見た場合に例えば円弧状の空間部６７Ａが形成されている。具体的には、第１端部５２と第１外側面６３Ａとの角部、第１端部５２と第１内側面６４Ａとの角部、および短側辺６５Ａと第１内側面６４Ａとの角部の３箇所に空間部６７Ａが形成されている。第１挿入孔５７Ａの角部に空間部６７Ａが形成されていることにより、後述する第１永久磁石５８Ａを第１挿入孔５７Ａに挿入して固定する際に、第１永久磁石５８Ａの角部５８Ａ１が第１挿入孔５７Ａと干渉するのを防止できる。また、ロータコア２２が回転した際に、ロータコア２２の遠心力によって第１永久磁石５８Ａの角部５８Ａ１にロータコア２２の応力が集中することが防止されるため、第１永久磁石５８Ａやロータコア片２２Ａが破損されることを防止できる。さらに、空間部６７Ａに接着剤を注入することにより、第１永久磁石５８Ａと第１挿入孔５７Ａとの隙間に接着剤が満遍なく行き渡る。このため、ロータコア２２に第１永久磁石５８Ａを確実に保持させることができる。
【００４４】
さらに、第１空洞部５５Ａの＋θ側には、第１永久磁石５８Ａの磁束が漏洩するのを防止するための第１フラックスバリア６１Ａが設けられている。具体的には、第１フラックスバリア６１Ａは、第１外側面６３Ａの＋θ側端部と第１内側面６４Ａの＋θ側端部とを略円弧状に繋げた第１周縁部５９Ａと、短側辺６５Ａと、により囲まれた領域により形成されている。
【００４５】
後述する第１永久磁石５８Ａを第１挿入孔５７Ａに挿入すると、第１フラックスバリア６１Ａによるエアギャップが第１永久磁石５８Ａの＋θ側に形成される。エアギャップは磁気抵抗が高いため、第１フラックスバリア６１Ａを形成することにより、磁気抵抗の低い短絡磁路を狭小にして、ｄ軸磁束の漏れを抑制することができる。
【００４６】
また、第１フラックスバリア６１Ａの第１周縁部５９Ａは湾曲形成されており、第１周縁部５９Ａの外径側（＋Ｒ側）の曲率半径は、第１周縁部５９Ａの内径側（−Ｒ側）の曲率半径よりも大きくなるように形成されている。後述する第１永久磁石５８Ａを第１挿入孔５７Ａに挿入した状態でロータ１５が回転すると、第１永久磁石５８Ａは遠心力によって第１空洞部５５Ａの第１外側面６３Ａに押付けられる。このとき、第１フラックスバリア６１Ａの第１周縁部５９Ａには引張応力が働くが、第１周縁部５９Ａの＋Ｒ側の曲率半径は−Ｒ側の曲率半径よりも大きいため、特に遠心力が働きやすい第１周縁部５９Ａの＋Ｒ側における応力を、広く効果的に分散することができる。このように、遠心力による引張応力が１箇所に集中することを抑制できるため、永久磁石５８およびロータコア片２２Ａが破損することを防止できる。
【００４７】
図３に示すように、本実施形態の第１空洞部５５Ａの＋θ側の端部は、前記視線より見た場合に、ロータコア２２の−θ側から＋θ方向側に向かって、軸中心２４Ａ側に位置するように傾斜して形成されている。具体的には、第１空洞部５５Ａの長手方向軸線Ｌ１（以下、第１軸線Ｌ１とする。）が、前記視線より見た場合に、中心線Ｃの垂線Ｄに対して＋θ方向に傾斜して交差するように配置されている。第１空洞部５５Ａの第１軸線Ｌ１がこのように垂線Ｄに対して傾斜するように形成されていることの効果については後に詳述する。
【００４８】
（第２空洞部５５Ｂ）
以下に第２空洞部５５Ｂについて説明する。なお、第１空洞部５５Ａと同一の構成の部分については説明を省略する。
図３に示すように、第２空洞部５５Ｂは、前記視線より見た場合に、中心線Ｃよりも−θ側に位置している。リブ６０の側面に対応し、平面視で直線状に示される第２端部５３と、リブ６０の＋Ｒ側端部から−θ側に向かって、第２端部５３に対して略直角方向に延設された第２外側面６３Ｂと、リブ６０の−Ｒ側端部から−θ側に向かって第２端部５３に対して略直角方向に延設された第２内側面６４Ｂと、第２外側面６３Ｂの−θ側端部と第２内側面６４Ｂの−θ側端部とを略円弧状に繋げることによって形成される。
【００４９】
また、第２空洞部５５Ｂは、第２永久磁石５８Ｂが挿入される第２挿入孔５７Ｂを有している。具体的には、第２挿入孔５７Ｂは、第２端部５３と、第２外側面６３Ｂと、第２内側面６４Ｂと、第２外側面６３Ｂの−θ側端部と第２内側面６４Ｂの−θ側端部とを直線的に繋いだ短側辺６５Ｂと、で囲まれた領域により、略矩形状に形成されている。なお、図３において短側辺６５Ｂは仮想線で表現している。
第２挿入孔５７Ｂの角部には、前記視線より見た場合に例えば円弧状の空間部６７Ｂが形成されている。具体的には、第２端部５３と第２外側面６３Ｂとの角部、第２端部５３と第２内側面６４Ｂとの角部、および短側辺６５Ｂと第２内側面６４Ｂとの角部の３箇所に空間部６７Ｂが形成されている。これにより、第２永久磁石５８Ｂを第２挿入孔５７Ｂに挿入して固定する際に、第２永久磁石５８Ｂの角部５８Ｂ１が第２挿入孔５７Ｂと干渉することを防止できる。また、ロータコア２２が回転した際に、ロータコア２２の遠心力によって第２永久磁石５８Ｂの角部５８Ｂ１にロータコア２２の応力が集中することが防止されるため第２永久磁石５８Ｂやロータコア片２２Ａが破損されることを防止できる。
【００５０】
さらに、第２空洞部５５Ｂの−θ側には、第２永久磁石５８Ｂの磁束が漏洩するのを防止するための第２フラックスバリア６１Ｂが設けられている。具体的には、第２フラックスバリア６１Ｂは、第２外側面６３Ｂの−θ側端部と第２内側面６４Ｂの−θ側端部とを略円弧状に繋げた第２周縁部５９Ｂと、短側辺６５Ｂと、により囲まれた領域により形成されている。
【００５１】
本実施形態の第２空洞部５５Ｂの＋θ側の端部は、前記視線より見た場合に、ロータコア２２の−θ側から＋θ方向側に向かって、軸中心２４Ａ側に位置するように傾斜して形成されている。具体的には、第２空洞部５５Ｂの長手方向軸線Ｌ２（以下、第２軸線Ｌ２とする。）が、第１軸線Ｌ１と同様に、前記視線より見た場合に、中心線Ｃの垂線Ｄに対して＋θ方向に傾斜して交差するように配置されていることが好ましい。また、第２軸線Ｌ２は、第１軸線Ｌ１と略平行であることが特に好ましい。第２空洞部５５Ｂの第２軸線Ｌ２がこのように傾斜して形成された際の効果についても後に詳述する。
【００５２】
上述した第１挿入孔５７Ａおよび第２挿入孔５７Ｂは、第１永久磁石５８Ａの＋θ側における外周側角部６２Ａと、第２永久磁石５８Ｂの−θ側における外周側角部６２Ｂとが、前記視線より見た場合に軸中心２４Ａ回りの同一円周上に配されるように形成されている。これにより、第１永久磁石５８Ａの＋θ側における外周側角部６２Ａと、第２永久磁石５８Ｂの−θ側における外周側角部６２Ｂとが、前記視線より見た場合にロータコア片２２Ａの最も外周側に位置される。これにより、前記ロータコア片２２Ａで形成されたロータコア２２が＋θ側に回転すると、第１挿入孔５７Ａの＋θ側および第２挿入孔５７Ｂの−θ側におけるｄ軸磁束の短絡磁路を狭小にすることができる。また、第１永久磁石５８Ａおよび第２永久磁石５８Ｂから漏洩するｄ軸磁束を最小限にすることができるため、磁力を効率よく回転力に変換することができる。
【００５３】
ところで、上述のとおり、第１永久磁石５８Ａの＋θ側における外周側角部６２Ａと、第２永久磁石５８Ｂの−θ側における外周側角部６２Ｂとが同一円周上に配されつつ、第１空洞部５５Ａの第１軸線Ｌ１と第２空洞部５５Ｂの第２軸線Ｌ２とが、垂線Ｄに対して＋θ方向に傾斜して形成されている。このため、図３に示すように、ロータコア片２２Ａのうち中心線Ｃよりも−θ側で、かつ、第２空洞部５５Ｂよりも＋Ｒ方向における面積は、中心線Ｃよりも＋θ側で、かつ、第１空洞部５５Ａよりも＋Ｒ方向における面積よりも大きくなる。よって、第２フラックスバリア６１Ｂが第１フラックスバリア６１Ａと同じ面積の場合は、ロータコア片２２Ａの中心線Ｃよりも＋θ側の領域と−θ側の領域とのうち、第２空洞部５５Ｂが形成されている−θ側に重心が偏る。このため、ロータ１５が回転したときのロータコア片２２Ａの動バランスが崩れる。
一方、第２フラックスバリア６１Ｂが第１フラックスバリア６１Ａよりも大きい面積を有するように形成されていることにより、ロータコア片２２Ａのうち、第２空洞部５５Ｂよりも＋Ｒ方向における領域の面積から第２フラックスバリア６１Ｂの面積を引いた有効面積と、ロータコア片２２Ａのうち、第１空洞部５５Ａよりも＋Ｒ方向における領域の面積から第１フラックスバリア６１Ａの面積を引いた有効面積と、が略一致する。したがって、中心線Ｃを挟んで＋θ側の領域と−θ側の領域との間で重量のバランスを取ることができる。このため、ロータコア片２２Ａが回転する際の動バランスを確保することができ、トルク脈動の少ないロータコア２２およびロータ１５を形成することができる。
【００５４】
（ロータコア２２）
ロータコア２２は、上述した第１空洞部５５Ａおよび第２空洞部５５Ｂを有する円盤状のロータコア片２２Ａを複数積層することにより形成される。具体的には、ロータコア片２２Ａを重ねてカシメることにより、各ロータコア片２２Ａにはダボ（不図示）が形成される。このダボにより各ロータコア片２２Ａを連結して積層固定することができる。ダボを形成して複数箇所カシメることにより、各ロータコア片２２Ａが位置ずれするのを防止している。なお、各ロータコア片２２Ａを接着することにより積層してもよい。
ここで、ロータコア片２２Ａの表面は、無機質材等の絶縁被膜により絶縁処理がなされている。ロータコア片２２Ａの表面を無機質材等の絶縁被膜でコーティングすることにより、複数のロータコア片２２Ａを積層した時に、隣接する各ロータコア片２２Ａ間における電気的絶縁状態を確保することができる。これにより、渦電流の通路を狭小にすることができるため、磁力を効率よく回転力に変換することができる。なお、ロータコア片２２Ａは、できるだけ薄く形成することが好ましい。ロータコア片２２Ａを薄くすることで渦電流の通路を狭小にすることができるため、より効率の高いロータコア２２を提供することができる。
【００５５】
（永久磁石５８）
第１永久磁石５８ＡはＺ方向からみて略矩形状に形成されている。具体的には、第１空洞部５５Ａの第１端部５２と、第１外側面６３Ａと、第１内側面６４Ａと、短側辺６５Ａと、に対応した略直線状の各側面により略矩形状に形成されている。
第２永久磁石５８Ｂは、第１永久磁石５８Ａと同様にＺ方向からみて略矩形状に形成されている。具体的には、第２空洞部５５Ｂの第２端部５３と、第２外側面６３Ｂと、第２内側面６４Ｂと、短側辺６５Ｂと、に対応した略直線状の各側面により略矩形状に形成されている。なお、本実施形態では、第１永久磁石５８Ａと第２永久磁石５８Ｂとは、同一の永久磁石５８を使用している。これにより、部品の共用化によるコストダウンを図ることができる。
【００５６】
（ロータ１５）
ロータ１５は、上述したロータコア２２の貫通孔２８に出力軸２４を固定し、さらに第１挿入孔５７Ａに第１永久磁石５８Ａを、第２挿入孔５７Ｂに第２永久磁石５８Ｂを固定することにより形成される。
【００５７】
図１に戻り、出力軸２４はモータハウジング１１の略中央に配されており、出力軸２４の外周面にはロータコア２２が取り付けられている。ロータコア２２は、前述のとおり出力軸２４を挿通させるための貫通孔２８を備え、例えば圧入により出力軸２４に固定される。なお、出力軸２４の外周面に、−Ｒ側に凹んだキー溝（不図示）をＺ方向に沿って形成し、ロータコア２２の貫通孔２８の一部に−Ｒ側に突出した突起部（不図示）を形成し、前記キー溝と前記突出部とを嵌合しつつロータコア２２に出力軸２４を圧入してもよい。これにより、ロータコア２２と出力軸２４とがθ方向でずれるのを防止することができるうえ、磁力による回転を出力軸２４に確実に伝達することができる。
【００５８】
図２および図３に示すように、第１挿入孔５７Ａに第１永久磁石５８Ａを挿入し、第２挿入孔５７Ｂに第２永久磁石５８Ｂを挿入して固定する。前述のとおり、第１挿入孔５７Ａに第１永久磁石５８Ａを挿入した後、例えば各挿入孔５７Ａ，５７Ｂの角部に形成された空間部６７Ａ，６７Ｂに接着剤を注入することにより、ロータコア２２に各永久磁石５８Ａ，５８Ｂを確実に保持させることができる。なお、樹脂モールドによりロータコア２２に各永久磁石５８Ａ，５８Ｂを保持させてもよい。
【００５９】
ここで、前述のとおり、第１空洞部５５Ａの第１軸線Ｌ１は、前記視線より見た場合に、中心線Ｃの垂線Ｄに対して時計回り方向に傾斜して交差するように配置されている。これにより、第１空洞部５５Ａに挿入された第１永久磁石５８Ａから生じるｄ軸磁束が、中心線Ｃに対して＋θ側に偏って分布する。
図４はトルク位相図である。
上述のように、第１永久磁石５８Ａを第１空洞部５５Ａに挿入すると、第１永久磁石５８Ａの長手方向軸線（第１軸線Ｌ１）が、中心線Ｃの垂線Ｄに対して＋θ方向に傾斜して交差するように配置される。このため、第１永久磁石５８Ａが作るｄ軸磁束が、中心線Ｃよりも＋θ側に偏って分布する。このため、図４に示すように、ｄ軸磁束が中心線Ｃに沿って分布している場合の磁石トルクＴｍａピーク時の位相と比較して、本実施形態における磁石トルクＴｍのピーク時の位相は、リラクタンストルクＴｒのピーク時の位相に近付く。したがって、磁石トルクＴｍとリラクタンストルクＴｒとの合成トルクＴ、すなわちモータのトルクを、ｄ軸磁束が各極間の中心線Ｃに沿って分布している場合の合成トルクＴａよりも向上させることができる。これにより、起動時や急激な負荷変動に対しても大きな合成トルクを得ることが可能となる。以上により、効率の良いモータおよびこれを用いた車両を提供することができる。
【００６０】
また、第２空洞部５５Ｂの第２軸線Ｌ２が、第１軸線Ｌ１と同様に、前記視線より見た場合に、中心線Ｃの垂線Ｄに対して＋θ方向に傾斜して交差するように配置されていることにより、第２空洞部５５Ｂに挿入された第２永久磁石５８Ｂから生じるｄ軸磁束が、中心線Ｃに対して＋θ側に偏って分布する。このため、第１軸線Ｌ１のみが垂線Ｄに対して傾斜して形成されたロータコア片２２Ａと比較して、より多くのｄ軸磁束が中心線Ｃよりも＋θ側に偏って分布する。これにより、第２永久磁石５８Ｂで作られた磁石トルクＴｍのピーク時の位相が、リラクタンストルクＴｒのピーク時の位相に近付く。よって、第１軸線Ｌ１のみが傾斜したロータコア片２２Ａと比べて、リラクタンストルクＴｒと磁石トルクＴｍとの合成トルクＴを向上させることができる。
【００６１】
また、第２空洞部５５Ｂの第２軸線Ｌ２と第１空洞部５５Ａの第１軸線Ｌ１とを略平行とすることにより、第２軸線Ｌ２と第１軸線Ｌ１とが略平行でない場合と比較して、より多くのｄ軸磁束を中心線Ｃに対して＋θ側に偏るように分布させることができる。したがって、このようなロータコア片２２Ａで形成されたロータコア２２を＋θ側に回転させることで、リラクタンストルクＴｒをより効果的に利用することができる。このため、リラクタンストルクＴｒと磁石トルクＴｍとの合成トルクＴをさらに向上させることができる。これにより、ロータコア２２の起動時や急激な負荷変動に対しても大きなトルクを得ることができる。以上により、効率の良いモータおよびこれを用いた車両を提供することができる。
【００６２】
なお、この発明は上述した実施形態のみに限られるものではない。
本実施形態では、第２空洞部５５Ｂの第２軸線Ｌ２が、中心線Ｃの垂線Ｄに対して＋θ方向に傾斜して交差するように配置されている。しかし、第２軸線Ｌ２は必ずしも垂線Ｄに対して＋θ方向に傾斜している必要はなく、少なくとも第１軸線Ｌ１が垂線Ｄに対して＋θ方向に傾斜して交差するように配置されていれば構わない。具体的には例えば、第２軸線Ｌ２が、中心線Ｃと直交する方向に沿って配置されていてもよい。
また、本実施形態では、第２軸線Ｌ２が第１軸線Ｌ１と略平行になるように形成されているが、第２軸線Ｌ２は、必ずしも第１軸線Ｌ１と略平行になるように形成されている必要はない。第２軸線Ｌ２の傾斜度合いについては、各永久磁石５８（５８Ａ、５８Ｂ）の磁石トルクの特性やリラクタンストルクの特性に応じて適宜選択することができる。
【００６３】
本実施形態のロータは８極（４極対）で形成されているが、ロータの極対数は８極に限られず、モータに要求される特性に応じてロータの極対数を適宜選択することができる。
【００６４】
本実施形態の回転電機は、駆動用として使用している。しかし、回転電機の用途は駆動用に限られず、発電用としても使用することができる。なお、回転電機を発電用として使用する場合は、第１軸線Ｌ１および第２軸線Ｌ２を、前記視線より見た場合に、中心線Ｃの垂線Ｄに対して−θ方向に傾斜して交差するように配置させることが望ましい。
【符号の説明】
【００６５】
３    １次元イメージセンサ
４    ワイドレンズ
５    照明ランプ
１５    ロータ（回転子）
２１    ステータ（固定子）
２２    ロータコア（回転子コア）
２２Ａ    ロータコア片（電磁鋼板形成体）
２３    モータ（回転電機）
２４    出力軸
２４Ａ    軸中心
５２    第１端部（端部）
５３    第２端部（端部）
５５Ａ    第１空洞部
５５Ｂ    第２空洞部
５７    挿入孔
５７Ａ    第１挿入孔
５７Ｂ    第２挿入孔
５８    永久磁石
５８Ａ    第１永久磁石
５８Ａ１    角部
５８Ｂ    第２永久磁石
５８Ｂ１    角部
５９    周縁部
５９Ａ    第１周縁部
５９Ｂ    第２周縁部
６０    リブ
６１    フラックスバリア
６１Ａ    第１フラックスバリア
６１Ｂ    第２フラックスバリア
６２Ａ，６２Ｂ    角部
６３Ａ    側面（第１外側面）
６４Ａ    側面（第１内側面）
６３Ｂ    側面（第２外側面）
６４Ｂ    側面（第２内側面）
６７Ａ，６７Ｂ    空間部
＋θ    正回転方向
−θ    逆回転方向
Ｃ    中心線
α    ピッチ角
Ｌ１    第１軸線（第１空洞部の長手方向軸線）
Ｌ２    第２軸線（第２空洞部の長手方向軸線）
Ｄ    垂線
【図１】
2011122328.tif 000003
【図２】
2011122328.tif 000004
【図３】
2011122328.tif 000005
【図４】
2011122328.tif 000006
【国際調査報告】
2011122328.tif 000007
2011122328.tif 000008
2011122328.tif 000009
2011122328.tif 000010